طراحی پایدارساز غیرخطی فازی برای سیستم‌های قدرت دارای تأخیر زمانی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات (مرکزی) - گروه مهندسی برق

2 دانشگاه اراک - دانشکده فنی و مهندسی - گروه مهندسی برق

چکیده

به علت استفاده از وسایل اندازه‌گیری و لینک‌های ارتباطی برای انتقال اطلاعات اندازه‌گیری‌شده، تأخیر زمانی به‌طور گسترده در سیستم‌های قدرت وجود دارد. این تأخیر زمانی روی پایداری سیگنال کوچک تأثیر گذاشته و باعث کاهش میرایی نوسانات فرکانس پایین می‌شود. بنابراین، برای کارایی بهتر پایدارسازهای سیستم قدرت، باید اثر تأخیر زمانی در محاسبات طراحی لحاظ شود. این مقاله اثر تأخیر زمانی روی پایداری سیگنال کوچک سیستم تحریک ژنراتور که به‌وسیله پایدارساز سیستم قدرت تأمین می‌شود را بررسی می‌کند و با استفاده از روش T-S فازی یک پایدارساز سیستم قدرت که در آن اثر تأخیر زمانی در ولتاژ اندازه‌گیری‌شده ترمینال ژنراتور لحاظ شده است، طراحی می‌شود. در این مقاله شرایط پایدارسازی توسط توابع لیاپانوف - کراسوفسکی به‌صورت نامساوی‌های ماتریسی خطی (LMI) بیان می‌شود و از حل نامساوی‌های ماتریسی خطی، بهره‌های کنترلی پایدارساز استخراج می‌گردند. این پایدارساز روی یک شبکه تک‌ماشینه و چندماشینه آزمایش می‌شود و نتایج به‌دست‌آمده با پایدارساز مرسوم که در طراحی آن‌ها از اثر تأخیر زمانی صرف‌نظر می‌شود و همچنین با یک جبران‌ساز تأخیری تطبیقی که در مراحل طراحی آن اثر تأخیر در نظر گرفته شده است، مقایسه می‌گردد. شبیه‌سازی‌ها با نرم‌افزار MATLAB انجام شده و نتایج حاصل‌شده کارایی این پایدارساز را نسبت به پایدارسازهای مرسوم نمایش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Nonlinear Fuzzy Stabilizer Design for Power Systems with Time Delay

نویسندگان [English]

  • M. Moradi 1
  • A. H. Abolmasoumi 2
1 Department of Electrical Engineering, Science and Research Branch (Markazi), Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Arak University, Arak, Iran
چکیده [English]

Due to the use of measurement devices and using communication links for transferring the measured data, time delays are usual problems in power systems. These time delays influence on small signal stability of systems and might decrease the damping of the low frequency fluctuations; hence, to have a desirable performance of power system stabilizer (PSS), the effect of time delays should be considered in design calculations. This paper investigates the effect of time delays on the small signal stability of a generator excitation control system compensated with PSS and by using T-S fuzzy control method, a PSS with inclusion of time delays in terminal voltage is designed. The stabilization conditions are obtained by suggesting delay-independent Lyapunov-Krasovskii functional in terms of Linear Matrix Inequality (LMI) and the controller gains are determined from numerical solutions of LMIs. The purposed stabilizer is tested on both single and multiple machine systems and the results are compared with the conventional stabilizers which generally neglect the effect of the time delays and with an adaptive delay compensator in design of which the effect of delays are taken into account. Simulations are performed by MATLAB software. The results of simulations show the efficiency of the presented stabilizer in comparison with conventional stabilizers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • power system stabilizer
  • stability of small signal oscillations
  • T-S fuzzy with time delays
  • linear matrix inequality
  • Lyapunov- Krasovskii stability criterion